金属直薄壁件激光直接沉积过程的有限元模拟Ⅰ.沉积过程中温度场的模拟

高士友¹，杜宝亮¹，席明哲²，张永忠²，石力开²，纪宏志¹

(1.燕山大学机械工程学院,秦皇岛,066004;
2.北京有色金属研究总院,北京,100088)

摘要:建立了模拟直薄壁件逐点沉积过程中温度场的有限元模型,用等价导热系数和焓值法处理了固-液耦合热传导问题和固液混合区的焓.模拟结果真实地反映了沉积316L不锈钢直薄壁件的温度场特征.通过对模拟结果的分析得出,在高温阶段(700℃以上)熔池的平均冷却速率达到103℃/s数量级,在240℃以下的冷却速率仅为10℃/s数量级.基板的温度变化经历温度上升、温度平稳、温度下降3个阶段;在温度下降阶段,基板中的热传导对熔池冷却速率影响很小.有限元模拟结果与已有文献的实验测量数据吻合很好.

关键词:激光直接沉积; 金属直薄壁件; 温度场; 有限元模拟; 沉积过程;

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